(完整版)風(fēng)機(jī)基本知識(shí)

1、第四章 風(fēng)機(jī)本章風(fēng)機(jī)是指通風(fēng)機(jī)而言。由于通風(fēng)機(jī)的工作壓力較低，其全壓不大于1500mm2O因此可以忽略氣體的壓縮性。這樣，在通風(fēng)機(jī)的理論分析和特性研究中，氣體運(yùn)動(dòng)可以按不可壓縮流動(dòng)處理。這一近似使得通風(fēng)機(jī)與水泵在基本原理、部件結(jié)構(gòu)、參數(shù)描述、性能變化 和工況調(diào)節(jié)等方面有很多的相同之處，在水泵的各相關(guān)內(nèi)容中已作了論述。但是，由于流體物性的差異，使通風(fēng)機(jī)和水泵在實(shí)際應(yīng)用的某些方面有所不同，形成了通風(fēng)機(jī)的一些特點(diǎn)。第一節(jié) 風(fēng)機(jī)的分類與構(gòu)造一、風(fēng)機(jī)分類1、按風(fēng)機(jī)工作原理分類按風(fēng)機(jī)作用原理的不同，有葉片式風(fēng)機(jī)與容機(jī)式風(fēng)機(jī)兩種類型。 葉片式是通過葉輪旋轉(zhuǎn) 將能量傳遞給氣體；容積式是通過工作室容積周期性改變

2、將能量傳遞給氣體。兩種類型風(fēng)機(jī)又分別具有不同型式。(離心式風(fēng)機(jī)葉片式風(fēng)機(jī)Y 軸流式風(fēng)機(jī) 二混流式風(fēng)機(jī)P往復(fù)式風(fēng)機(jī) 容積式風(fēng)機(jī)- 回轉(zhuǎn)式風(fēng)機(jī) 2、按風(fēng)機(jī)工作壓力(全壓)大小分類(1)風(fēng)扇 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)額定壓力范圍為p 98Pa(10 mmH>)。此風(fēng)機(jī)無機(jī)殼，又稱自由風(fēng)扇，常用于建筑物的通風(fēng)換氣。(2)通風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)條件下，風(fēng)機(jī)額定壓力范圍為 98Pa p 14710Pa(1500 mm2O)。一般風(fēng)機(jī)均指通風(fēng)機(jī)而言，也是本章所論述的風(fēng)機(jī)。通風(fēng)機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的風(fēng)機(jī)?？諝馕廴局卫?、通風(fēng)、空調(diào)等工程大多采用此類風(fēng)機(jī)。(3)鼓風(fēng)機(jī)工作壓力范圍為14710Pa p 196120Pa。壓力較高，是

3、污水處理曝氣工藝中常用的設(shè)備。(4)壓縮機(jī) 工作壓力范圍為 p 196120Pa,或氣體壓縮比大于 3.5的風(fēng)機(jī)，如常 用的空氣壓縮機(jī)。二、通風(fēng)機(jī)分類通風(fēng)機(jī)通常也按工作壓力進(jìn)行分類。低壓風(fēng)機(jī) p 980Pa(100 mmHO)離心式風(fēng)機(jī)通風(fēng)機(jī)I軸流式風(fēng)機(jī)三、離心式風(fēng)機(jī)主要部件中壓風(fēng)機(jī) 980Pa p 2942Pa(300 mmHO) 高壓風(fēng)機(jī) 2942Pa p 14710Pa(1500 mmHQ低壓風(fēng)機(jī) p 490Pa(50 mmh2Q高壓風(fēng)機(jī) 490Pa p 4900Pa(500 mmHQ離心風(fēng)機(jī)的主要部件與離心泵類似。下面僅結(jié)合風(fēng)機(jī)本身的特點(diǎn)進(jìn)行論述。1. 葉輪葉輪是離心泵風(fēng)機(jī)傳遞能量的主

4、要部件，它由前盤、后盤、葉片及輪轂等成。葉片有后彎式、徑向式和前彎式（見離心泵葉片形狀，圖216）,后彎式葉片形狀又分為機(jī)翼型、直板型和彎板型。葉輪前盤的形式有平直前盤、錐形前盤和弧形前盤三種，如圖41所示。（a）平直前盤（b）錐形前盤（c）弧形前盤圖4-1 前盤形式2 .集流器將氣體引入葉輪的方式有兩種，一種是從大氣直接吸氣，稱為自由進(jìn)氣；另一種是用吸風(fēng)管或進(jìn)氣箱進(jìn)氣。不管哪一種進(jìn)氣方式，都需要在葉輪前裝置進(jìn)口集流器。集流器的作用是保證氣流能均勻地分布在葉輪入口斷面，達(dá)到進(jìn)口所要求的速度值，并在氣流損失最小的情況下進(jìn)入葉輪。 集流器形式有圓柱形，圓錐形，弧形，錐柱形和錐弧形等， 如圖4-2所

5、示?；⌒?，錐弧形性能好，被大型風(fēng)機(jī)所采用以提高風(fēng)機(jī)效率，高效風(fēng)機(jī)基本上都采用錐弧形集流器。（a）圓柱形（b）圓錐形 （c） 弧形 （d） 錐柱形 （e） 錐弧形 圖4-2 集流器形式3 .渦殼渦殼作用是匯集葉輪出口氣流并引向風(fēng)機(jī)出口，與此同時(shí)將氣流的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓能。渦殼外形以對(duì)數(shù)螺旋線或阿基米德螺旋線最佳，具有最高效率。渦殼軸面為矩形，并且 寬度不變。渦殼出口處氣流速度仍然很大， 為了有效利用氣流的能量， 在渦殼出口裝擴(kuò)壓器， 由于 渦殼出口氣流受慣性作用向葉輪旋轉(zhuǎn)方向偏斜，因此擴(kuò)壓器一般作成沿偏斜方向擴(kuò)大，其擴(kuò)散角通常為6。8。，如圖4-3所示。離心風(fēng)機(jī)渦殼出口部位有舌狀結(jié)構(gòu)，一般稱為

6、渦舌（圖 4-3）。渦舌可以防止氣體在機(jī) 殼內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。一般有渦舌的風(fēng)機(jī)效率，壓力均高于無舌的風(fēng)機(jī)。9圖4-4 進(jìn)氣箱圖4-3 渦殼4 .進(jìn)氣箱氣流進(jìn)入集流器有三種方式。一種是自由進(jìn)氣；足夠長(zhǎng)的軸向吸風(fēng)管長(zhǎng)度；再一種是進(jìn)氣箱進(jìn)氣，在集流器前裝設(shè)進(jìn)氣箱進(jìn)氣，以取代彎管進(jìn)氣，可以改善進(jìn)風(fēng)的氣流狀況。進(jìn)風(fēng)箱見圖所示。進(jìn)氣箱的形狀和尺寸將影響風(fēng)機(jī)的性能， 其形狀和尺寸有一定要求。（1）進(jìn)氣箱的過流斷面應(yīng)是逐漸收縮的， 進(jìn)風(fēng)口齊平，防止出現(xiàn)臺(tái)階而產(chǎn)生渦流（見圖另一種是吸風(fēng)管進(jìn)氣，該方式要求保證當(dāng)吸風(fēng)管在進(jìn)口前需設(shè)彎管變向時(shí)，要求4-4為了使進(jìn)氣箱給風(fēng)機(jī)提供良好的進(jìn)氣條件， 對(duì)使氣流被加速后進(jìn)入集流器。進(jìn)

7、氣箱底部應(yīng)與4-4）。（2）進(jìn)氣箱進(jìn)口斷面面積 Ain與葉輪進(jìn)口斷面面積 Ao之比不能太小，太小會(huì)使風(fēng)機(jī)壓力和效率顯著下降，一般Ain/Ao< 1.5 ；最好應(yīng)為An/Ao=1.252.0 （見圖4-4）。（3）進(jìn)風(fēng)箱與風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的相對(duì)位置以90。為最佳，即進(jìn)氣箱與出風(fēng)口呈正交，而當(dāng)兩者平彳T呈180。時(shí)，氣流狀況最差。5 . 入口導(dǎo)葉在離心式風(fēng)機(jī)葉輪前的進(jìn)口附近，設(shè)置一組可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)角的導(dǎo)葉（靜導(dǎo)葉），以進(jìn)行風(fēng)機(jī)運(yùn)行的流量調(diào)節(jié)。 這種導(dǎo)葉稱為入口導(dǎo)葉或入口導(dǎo)流器，或前導(dǎo)葉。常見的入口導(dǎo)葉有軸向?qū)Я髌骱秃?jiǎn)易導(dǎo)流器兩種，如圖4-5所示。入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方式在離心風(fēng)機(jī)中有廣泛的應(yīng)用。圖4-5 離心式

8、風(fēng)機(jī)的入口導(dǎo)流器（a）軸向?qū)Я髌鹘Y(jié)構(gòu)示意圖（b）簡(jiǎn)易導(dǎo)流器結(jié)構(gòu)示意圖1入口導(dǎo)葉2葉輪進(jìn)口風(fēng)筒 3 入口導(dǎo)葉轉(zhuǎn)軸 4 導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)四、離心風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式離心風(fēng)機(jī)一般采用單級(jí)單吸或單級(jí)雙吸葉輪，且機(jī)組呈臥式布置。圖4-6所示為4-13.2（工程單位制為 4-73） 11NM6D型高效風(fēng)機(jī)。該風(fēng)機(jī)為后彎式機(jī)翼型葉片，其最高效率可達(dá)93%風(fēng)量為1700068000m/h ,風(fēng)壓為6007000Pa,葉輪前盤采用弧形。風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口前裝有導(dǎo)流器，可進(jìn)行入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)。根據(jù)風(fēng)機(jī)使用條件的要求不同，離心風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口方向，規(guī)定了 “左”或“右”的回轉(zhuǎn)方向，每一回轉(zhuǎn)方向分別有 8種不同出風(fēng)口位置， 如圖4-7所示。另

9、可補(bǔ)充15。、30。、60。、 75、105、120角度。圖 4-6 4-13.2(4-73) 11 用 16D型風(fēng)機(jī)1機(jī)殼2進(jìn)風(fēng)調(diào)節(jié)門3葉輪4軸5進(jìn)風(fēng)口 6軸承箱7地腳螺栓8聯(lián)軸器螺栓及螺母13銘牌14電動(dòng)機(jī)9、10地腳螺釘11 墊圈12圖4-7 出風(fēng)口位置五、軸流式風(fēng)機(jī)軸流式風(fēng)機(jī)與軸流式水泵結(jié)構(gòu)基本相同。有主 軸、葉輪、集流器、導(dǎo)葉、機(jī)殼、動(dòng)葉調(diào)節(jié)裝置、 進(jìn)氣箱和擴(kuò)壓器等主要部件。軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)型式見 圖4-8所示。圖4-8 軸流式（通）風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖（兩級(jí)葉輪）1進(jìn)氣箱2 葉輪3主軸承4動(dòng)葉調(diào)節(jié)裝置5擴(kuò)壓器6軸7電動(dòng)機(jī)由于軸流式風(fēng)機(jī)（包括軸流式泵）具有較大的輪轂，故可以在輪轂內(nèi)裝設(shè)動(dòng)葉調(diào)節(jié)

10、機(jī)構(gòu)。動(dòng)葉調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)有液壓式調(diào)節(jié)和機(jī)械式調(diào)節(jié)兩種類型。該機(jī)構(gòu)可以調(diào)節(jié)葉輪葉片的安裝角，進(jìn)行風(fēng)機(jī)運(yùn)行工況調(diào)節(jié)。目前，國內(nèi)外大型軸流風(fēng)機(jī)與軸流泵都已實(shí)現(xiàn)了動(dòng)葉可調(diào)。導(dǎo)葉是軸流式風(fēng)機(jī)的重要部件，它可調(diào)整氣流通過葉輪前或葉輪后的流動(dòng)方向，使氣流圖4-9 軸流泵與風(fēng)機(jī)的基本型式(a)單個(gè)葉輪機(jī)(b) 單個(gè)葉輪后設(shè)置導(dǎo)葉 (c)單個(gè)葉輪前設(shè)置導(dǎo)葉(d)單個(gè)葉輪前、后均設(shè)置導(dǎo)葉以最小的損失獲得最大的能量；對(duì)于葉輪后的導(dǎo)葉，還有將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓能的作用。導(dǎo)葉設(shè)置如圖4-9所示。葉輪后設(shè)置導(dǎo)葉稱后導(dǎo)葉。后導(dǎo)葉設(shè)置在軸流風(fēng)機(jī)和軸流泵中普遍采用。葉輪前設(shè)置導(dǎo)葉稱為前導(dǎo)葉。目前，中、小型軸流風(fēng)機(jī)常采用前導(dǎo)葉裝置

11、。在葉輪前后均設(shè)置導(dǎo)葉是以上兩種型式的綜合，可轉(zhuǎn)動(dòng)的前導(dǎo)葉還可進(jìn)行工況調(diào)節(jié)。這種型式雖然工作效果好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，僅適用于軸流風(fēng)機(jī)。第二節(jié)離心風(fēng)機(jī)性能曲線離心風(fēng)機(jī)性能曲線，即壓力p、效率、功率N與流量Q的關(guān)系曲線，與離心泵性能曲線的理論定性分析和實(shí)測(cè)性能曲線的討論是完全類似的。但是，由于流體的物理性質(zhì)的差異，使得在實(shí)際應(yīng)用中，離心風(fēng)機(jī)的性能曲線與水泵有所不同。如離心風(fēng)機(jī)的靜壓、靜壓效率曲線，離心風(fēng)機(jī)的無量綱性能曲線，都在風(fēng)機(jī)中有重要的應(yīng)用。一、風(fēng)機(jī)的全壓與靜壓性能曲線1、風(fēng)機(jī)的全壓、靜壓和動(dòng)壓水泵揚(yáng)程計(jì)算式是根據(jù)水泵進(jìn)出口的能量關(guān)系，對(duì)單位重量液體所獲得的能量建立的 關(guān)系式，即22H =(Z2

12、-Z 1) + p2p1 + vv1 m m)22對(duì)于水泵，(Z2-Z1) +v2gg 2gRp1。故在應(yīng)用中，水泵的揚(yáng)程即全壓等于靜壓, g也就是水泵單位重量液體獲得的總能量可用壓能表示。建立風(fēng)機(jī)進(jìn)出口的能量關(guān)系式，同氣體的位能 g (Z 2 -Z 1)可以忽略，得到單位容積氣體所獲能量的表達(dá)式，即，一2、， 一2、p P2 Pi （ Pst2 V2 ） - （ Psti Vi ） （N/ m2）（4-1）即風(fēng)機(jī)全壓p等于風(fēng)機(jī)出口全壓 p2與進(jìn)口全壓Pi之差。風(fēng)機(jī)進(jìn)出口全壓分別等于各自的靜壓Pst、Psb與動(dòng)壓一V12、一 v22之和。式（1）適用于風(fēng)機(jī)進(jìn)出口不直接通大氣（即配置 22有吸風(fēng)

13、管和壓風(fēng)管）的情況下，風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)的全壓計(jì)算公式。該系統(tǒng)稱為風(fēng)機(jī)的進(jìn)出口聯(lián)合實(shí)驗(yàn)裝置，是風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)所采用的三種不同實(shí)驗(yàn)裝置之一。風(fēng)機(jī)的全壓 P是由靜壓Pst和動(dòng)壓Pd兩部分組成。離心風(fēng)機(jī)全壓值上限僅為1500mm（14710Pa）,而出口流速可達(dá) 30m/s左右；且流量 Q （即出口流速v2）越大，全壓 P就越小。因此，風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓不能忽略， 即全壓不等于靜壓。 例如，當(dāng)送風(fēng)管路動(dòng)壓全部損失（即出口損失）的情況下，管路只能依靠靜壓工作。為此，離心風(fēng)機(jī)引入了全壓、靜壓和動(dòng)壓的 概念。風(fēng)機(jī)的動(dòng)壓定義為風(fēng)機(jī)出口動(dòng)壓，即12PdPd22 V2 （N/ m2）（42）風(fēng)機(jī)的靜壓定義為風(fēng)壓的全壓減去出口

14、動(dòng)壓，即1212PstPPd2 P 2V2 Pst2Pst12 V1（N/ m2）（43）風(fēng)機(jī)的全壓等于風(fēng)機(jī)的靜壓與動(dòng)壓之和，即PPstPd2 （N/ m2）（44）以上定義的風(fēng)機(jī)全壓 P ,靜壓Pst和動(dòng)壓Pd2 ,不但都有明確的物理意義；而且也是進(jìn)行風(fēng)機(jī)性能試驗(yàn)，表示風(fēng)機(jī)性能參數(shù)的依據(jù)。2 、風(fēng)機(jī)的性能曲線從上述各風(fēng)壓的概念出發(fā)，按照性能曲線的一般表示方法，風(fēng)機(jī)應(yīng)具有5條性能曲線。（1）全壓與流量關(guān)系曲線（P Q曲線）；（2）靜壓與流量關(guān)系曲線（Pst Q曲線）；（3）軸功率與流量關(guān)系曲線 （N Q曲線）；（4）全壓效率與流量關(guān)系曲線（ Q曲線）；（5）靜壓效率與流量關(guān)系曲線（st Q曲線

15、）。5條性能曲線中，Pst Q曲線與st Q曲線是有別于水泵的兩條性能曲線。全壓效率計(jì)算方法同水泵，即PQ=Nu / N （45）1000N式中：P全壓（N/itf）； Q一流量（m/s ）; N 一軸功率（KW/。靜壓效率 st定義為風(fēng)機(jī)的靜壓有效功率與風(fēng)機(jī)的軸功率之比，即stNuJNPstQ1000N(4 6)離心風(fēng)機(jī)性能曲線如圖 410所示。圖410典型后向葉輪離心通風(fēng)機(jī)的性能曲線圖411 5-48型離心通風(fēng)機(jī)的無量綱性能曲線二、風(fēng)機(jī)無量綱性能曲線1.風(fēng)機(jī)的無量綱性能系數(shù)根據(jù)泵與風(fēng)機(jī)的相似定律，與某一風(fēng)機(jī)保持工況相似的任一風(fēng)機(jī)（其性能參數(shù)均以下標(biāo)“m表示），在效率相等（ m）的條件下，相

16、似三定律可分別表示為Q 3 nQmn m2p 2 n p mnm m3N 5 n N mnm m(4-7)(4-8)(4-9)注意到，以葉輪外徑表示的幾何比尺D2.，葉輪出口牽連速度 U2D2mD2n , 一，引入葉輪 60圓盤面積A2D-。分別對(duì)上面43個(gè)定律的表達(dá)式進(jìn)行無量綱化，并考慮到、u2、和4的關(guān)系，得到風(fēng)機(jī)的無量綱性能系數(shù)。（1）流量系數(shù)Q由流量相似定律表達(dá)式（4-7）有Q3D2 nQm3nD2m nm兩端同除 后寫為4 60QQm 2 2D 2D2nD2mD2mnm460460U2mA2 m最后可得流量系數(shù)，這是一個(gè)與流量有關(guān)的無量綱數(shù)，即(4-10)式（4-10）表明，工況相似

17、的風(fēng)機(jī)，其流量系數(shù)應(yīng)該相等，且是一個(gè)常量。流量系數(shù)大，則 風(fēng)機(jī)流量也大。（2）壓力系數(shù)p由壓力相似定律表達(dá)式（4-8）有PPm-r 22- 22D2 nm D2m nm2兩端同除后寫為60p pm 2D2nDzmnm八m 八6060最后可得壓力系數(shù)，這是一個(gè)與壓力有關(guān)的無量綱數(shù)，即(4-11)P 3 4U2mU2m式（4-11）表明，工況相似的風(fēng)機(jī)，其壓力系數(shù)應(yīng)該相等，且是一個(gè)常量。壓力系數(shù)大，則 風(fēng)機(jī)的壓力也高。壓力系數(shù)也是風(fēng)機(jī)型號(hào)編制的依據(jù)之一。（3）功率系數(shù) N由功率相似定律表達(dá)式（4-9）有NNm_ 5 3_53D2 n m D2m nm3兩端同除 - 后寫為460NNm2323D2D

18、2nD2m D2m，mT60 m 460-最后可得功率系數(shù)，這是一個(gè)與功率有關(guān)的無量綱數(shù)，即NU2 A2Nmmu2m A2m(4-24.310式（4-12）表明，工況相似的風(fēng)機(jī)，其功率系數(shù)應(yīng)該相等，且是一個(gè)常量。功率系數(shù)大，則 風(fēng)機(jī)的功率也大。（4）效率效率本身就是一個(gè)無量綱數(shù)，根據(jù)上述關(guān)系有p Q-2-(4-13)pQ u2 u2 A2pQNNNU2 A2 即效率就是無量綱的效率系數(shù)。2.風(fēng)機(jī)的無量綱性能曲線因此凡是相似的風(fēng)機(jī)，不論其尺寸K,它們的無量綱參數(shù)都相等。對(duì)當(dāng)采用無量綱系數(shù)表示時(shí)，該系列無量綱性能參數(shù) Q、p、N也是相似特征數(shù)，的大小，轉(zhuǎn)速的高低和流體密度的大小，在對(duì)應(yīng)的工況點(diǎn) 于

19、一系列的相似風(fēng)機(jī)， 每臺(tái)風(fēng)機(jī)都具有各自的性能曲線。所有對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)將重合為一個(gè)無量綱工況點(diǎn)，該系列所有對(duì)應(yīng)性能曲線將重合為一條無量綱性能曲線。因此，對(duì)于系列相似風(fēng)機(jī)的性能，可用一組無量綱性能曲線表示。圖4-11是5-48型風(fēng)機(jī)的無量綱性能曲線。該曲線表示該型號(hào)中，幾何相似，但大小與 轉(zhuǎn)速都不相同的一系列風(fēng)機(jī)（即不同的機(jī)號(hào)）的無量綱性能曲線。目前，國產(chǎn)離心風(fēng)機(jī)的產(chǎn)品樣本， 都采用了無量綱性能曲線表示某一型號(hào)系列相似風(fēng)機(jī)（不同機(jī)號(hào)）的共性。無量綱性能曲線不僅是為了減少風(fēng)機(jī)性能圖的數(shù)量以簡(jiǎn)化表示，而且還便于對(duì)不同特性的各種系列風(fēng)機(jī)進(jìn)行比較和選型。無量綱性能參數(shù)與無量綱性能曲線，在理論上也適用與水泵，但

20、是由于水泵的種類繁多，水泵本身還存在汽蝕問題，因此水泵不采用無量綱性能曲線。三、風(fēng)機(jī)性能參數(shù)計(jì)算1 .風(fēng)機(jī)性能參數(shù)與無量綱性能參數(shù)無量綱參數(shù)都是幾個(gè)性能參數(shù)的無量綱組合，同一無量綱參數(shù)可以由這些性能參數(shù)的不同組合而成。因此，相似系列風(fēng)機(jī)的對(duì)應(yīng)工況點(diǎn)雖然具有同一無量綱參數(shù)，但是，這些點(diǎn)的 性能參數(shù)并不相同。利用無量綱性能曲線選擇風(fēng)機(jī)和對(duì)風(fēng)機(jī)性能參數(shù)的校核，都需根據(jù)無量綱參數(shù)和風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n,葉輪直徑D2,計(jì)算風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，全壓和功率。仍然采用無量綱參數(shù)Q、p、N的表達(dá)式，并考慮葉輪圓盤面積A2和葉輪出口牽連速度必的關(guān)系，可得風(fēng)量、全壓和功率的計(jì)算式。Qu2A2Q3nD2 一-Q(m3/s)(4-14

21、)2 U2 P22n D2365(N/ m2)(4-15)3u2 A2N100035JnN8870000(kw)(4-16)2 .非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的性能參數(shù)變換風(fēng)機(jī)性能參數(shù)風(fēng)壓是指在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的全壓。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是壓力p20 101.3 KPa,溫度t 20 C,相對(duì)濕度50%的大氣狀態(tài)。一般風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣不是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，而是任一非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，兩種狀態(tài)下的空氣物性參數(shù)不同?？諝饷芏鹊淖兓瘜⑹箻?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)全壓也隨之變化，在非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下應(yīng)用風(fēng)機(jī)性能曲線時(shí)，必須進(jìn)行參數(shù)變換。相似定律表明，當(dāng)一臺(tái)風(fēng)機(jī)進(jìn)氣狀態(tài)變化時(shí)，其相似條件滿足1即口2 D2m、n nm、m此時(shí)相似三定律為(4-17)2 1 Qmp m

22、若標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)的風(fēng)機(jī)全壓為p20 ,空氣密度為20 ；非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的空氣密度為，風(fēng)機(jī)全壓為p ,則全壓關(guān)系有P ，、P2020-(N/itf)(4-18)般風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣狀態(tài)就是當(dāng)?shù)氐拇髿鉅顟B(tài)，根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程p RT有20p20 TPa T20(4-19)26式中pa, T是風(fēng)機(jī)在使用條件 (即當(dāng)?shù)卮髿鉅顟B(tài)) 下的當(dāng)?shù)卮髿鈮?，空氣密度和濕度。將?4-19)代入式(4-18)可得(4-20)p20 T 101325 273 tp20p 丁 p (N/itf)pa T20pa293利用此式，可將使用條件pa,T下的風(fēng)機(jī)全壓p,變換為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)氣狀態(tài)p20,T20下的風(fēng)機(jī)全壓p20。第三節(jié)風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)

23、風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)在風(fēng)機(jī)的選型中有重要作用，特別是對(duì)于種類繁多的離心風(fēng)機(jī)無量綱性能曲線的選型更為方便。風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)的概念同水泵比轉(zhuǎn)數(shù)，比轉(zhuǎn)數(shù)在應(yīng)用中的意義也相同。風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)的計(jì)算公式為ns34P20(4-21)式中：n 一轉(zhuǎn)速（rpm）; Q一流量（/s）; p20標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的風(fēng)機(jī)全壓 （mmH2o）。目前，風(fēng)機(jī)型號(hào)編制中的比轉(zhuǎn)數(shù)，就是按式（4-21）和規(guī)定單位計(jì)算的結(jié)果。風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)%是對(duì)單個(gè)葉輪而言的，對(duì)于多級(jí)（級(jí)數(shù)為i ）風(fēng)機(jī)和雙吸風(fēng)機(jī)，其比轉(zhuǎn)數(shù)分別為i級(jí)風(fēng)機(jī)雙吸風(fēng)機(jī)ns(4-22)(4-23)比轉(zhuǎn)數(shù)也是風(fēng)機(jī)的基本性能參數(shù)之一。前面對(duì)于性能參數(shù)的有關(guān)討論也同樣適用于比轉(zhuǎn) 數(shù)。另外，比轉(zhuǎn)數(shù) 的大小還與

24、計(jì)算采用的單位有關(guān)，以下就這些問題分別進(jìn)行討論。（1）非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)工作的比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù)的風(fēng)壓p20是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)氣時(shí)的全壓。當(dāng)為非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)氣時(shí)，應(yīng)按式（4-18）n Q0.87234(4-24)P計(jì)算風(fēng)機(jī)在實(shí)際工作狀態(tài)下的比轉(zhuǎn)數(shù)，即n . Q ns3 41.2衛(wèi)式中的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)空氣密度0 1.2Kg/m3。4-21）計(jì)算的風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)的值與各物理量（2）風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)與單位制比轉(zhuǎn)數(shù)是一個(gè)有量綱的性能參數(shù)，所以按式（的單位有關(guān)，當(dāng)轉(zhuǎn)速 n的單位（rpm）和流量的單位（Q3/s）保持不變時(shí)，比轉(zhuǎn)數(shù)ns的值僅與全壓P20的單位有關(guān)。我國風(fēng)機(jī)型號(hào)編制中的ns值，就是P20采用工程單位制的結(jié)果，其單位是kgf/m2

25、或mmH2o。當(dāng)P20采用國際單位制時(shí)，名值也隨之改變。風(fēng)機(jī)全壓p20采用國際單位制時(shí)應(yīng)為N/itf注意到1 kgf/m 2=9.8 N/itf=9.8mmH 20,則比轉(zhuǎn)數(shù)變?yōu)閚、Qn Q(4-25)5.54倍。如4-73型普通通風(fēng)n ： 5 54 -ns3 4.3 4p20P209.807即采用工程單位制的比轉(zhuǎn)數(shù)比采用國際單位制的比轉(zhuǎn)數(shù)大機(jī)，比轉(zhuǎn)數(shù)73是采用工程單位制計(jì)算的取值結(jié)果，當(dāng)p20采用國際單位制時(shí)，比轉(zhuǎn)數(shù)變?yōu)?3.21 ,按風(fēng)機(jī)型號(hào)編制方法應(yīng)為4-13型風(fēng)機(jī)。（3）無量綱性能參數(shù)與比轉(zhuǎn)數(shù)利用風(fēng)機(jī)的無量綱性能曲線時(shí)，若能直接采用無量綱性能參數(shù)計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)將是很方便的。為此，應(yīng)將比轉(zhuǎn)數(shù)

26、公式，即式（4-21）中的參數(shù)用無量綱性能參數(shù)表示。則有仍采用式（4-14）和式（4-15）中的基本關(guān)系，并注意到葉輪u2D2n60A2D； 4以上關(guān)系代入式標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下,60u2 dZu2A2Qp202、20U2 p20 °(4-21)中,3 4 P2060u2D；U2Q23 420U2 p2030L 3 42034p2001.2 Kg/m3,則上式可寫為(4-26)Q ns 14.8-4P20當(dāng)風(fēng)機(jī)全壓采用國際單位制（N/itf）時(shí)，比轉(zhuǎn)數(shù)還應(yīng)滿足式（4-25）的關(guān)系，則有(4-27)Q ns 82_34 p20即利用風(fēng)機(jī)的無量綱性能參數(shù)計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)時(shí), 采用工程單位制的ns值比國際

27、單位制大82倍。如4-73型風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)工況max 93%下的無量綱性能參數(shù) Q =0.230、p =0.437 ,則按式 （4-27）計(jì)算的比轉(zhuǎn)數(shù)ns=73.2o第四節(jié)風(fēng)機(jī)工況調(diào)節(jié)及運(yùn)行一.風(fēng)機(jī)裝置工況與求解水泵裝置工況的方法相同，圖解風(fēng)機(jī)裝置工況仍然是目前普遍采用的方法。風(fēng)機(jī)PQ性能曲線表示風(fēng)機(jī)給單位容積氣體提供的能量與流量的關(guān)系；管路PQ性能曲線表示管道系統(tǒng)單位容積氣體流動(dòng)所需要的能量與流量的關(guān)系，這是兩條曲線的不同概念。 但是,對(duì)風(fēng)機(jī)裝置來說，兩條曲線又相互聯(lián)系、相互制約，裝置工況即是風(fēng)機(jī)與管路的質(zhì)量平衡結(jié) 果；也是風(fēng)機(jī)與管路的能量平衡結(jié)果。1、風(fēng)機(jī)裝置的管路性能曲線風(fēng)機(jī)管路系統(tǒng)是指風(fēng)機(jī)

28、裝置中除風(fēng)機(jī)以外的全部管路及附件、吸入裝置、排出裝置的總和。風(fēng)機(jī)管路性能曲線是指單位容積氣體從吸入空間經(jīng)管路及附件送至壓出空間所需要的總 能量Pc （即全壓）與管路系統(tǒng)輸送流量 Q的關(guān)系曲線。一般吸入空間及壓出空間均為大氣，且氣體位能通常忽略，則管路性能曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式為 2.PcSpQ （N/nf）（4-28）式子中Sp是管路系統(tǒng)的綜合阻力系數(shù)（kg/m2 ）。 Sp決定于管路系統(tǒng)的阻力特性，根據(jù)管路系統(tǒng)的設(shè)置情況和阻力計(jì)算確定。式子（4-28）表示的管路性能曲線在pcQ坐標(biāo)系中是一條通過原點(diǎn)的二次拋物線。圖 4-12全壓p表示風(fēng)機(jī)提供的總能量，但是用于克服 管路系統(tǒng)阻力的損失能量只能是全壓

29、中靜壓能量。 因此，風(fēng)機(jī)裝置工況的確定，有時(shí)需要用風(fēng)機(jī)的靜壓與流量關(guān)系（Pst Q ）曲線來確定相應(yīng)的裝置工況。此時(shí)，風(fēng)機(jī)裝置將出現(xiàn)全壓工況點(diǎn)N和靜壓工況點(diǎn) M，如圖4-12所示，這是意義不同的 兩個(gè)工況點(diǎn)。2、無量綱管路性能曲線離心風(fēng)機(jī)的性能曲線通常采用無量綱性能曲線 表示（見圖4-11）,所以求解裝置工況需要采用與之 相應(yīng)的無量綱管路性能曲線。為此，需對(duì)管路性能 曲線的方程式無量綱化，利用無量綱性能曲線同樣可圖解風(fēng)機(jī)裝置工況。對(duì)式（4-28）進(jìn)行無量綱化，有Pc2U2SpU2A2 _q_ 22 ( A )u2u2A2A2Sp 二(U2 A2)2式中U2為葉輪出口牽連速度,A2為葉輪圓盤面積

30、,為氣體密度。顯而易見,pc2 U2同風(fēng)機(jī)的壓力系數(shù)p,-pc2同風(fēng)機(jī)的流量系數(shù)Q,若U2C Al一 士I 一Sp 項(xiàng)用 表不，則上式可寫為2Pc(4-29)式中一也是一個(gè)無量綱系數(shù)，若采用基本量綱進(jìn)行量綱分析，其量綱為SpML34-7LL7 M其有與風(fēng)機(jī)相同的無量綱系數(shù)萬c、式（4-29）就是管路無量綱性能曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式,Q和管路無量綱系數(shù)一?？梢钥闯?，式（4-29）表示的管路無量綱性能曲線，在 五 Q坐標(biāo)系中仍然是一條通過原點(diǎn)的二次拋物線。利用無量綱性能曲線同樣可以圖解風(fēng)機(jī)裝置工況，圖解所得無量綱性能參數(shù)同樣可以轉(zhuǎn)換為實(shí)際性能參數(shù)。二、風(fēng)機(jī)工況調(diào)節(jié)與水泵工況調(diào)節(jié)相類似，風(fēng)機(jī)工況調(diào)節(jié)也可分

31、為非變速調(diào)節(jié)與變速調(diào)節(jié)兩種方式。在非變速調(diào)節(jié)中，又分為節(jié)流調(diào)節(jié)、分流調(diào)節(jié)、離心風(fēng)機(jī)的前導(dǎo)葉輪調(diào)節(jié)，軸流風(fēng)機(jī)的動(dòng)葉調(diào)節(jié) 等不同方法。1 .風(fēng)機(jī)入口節(jié)流調(diào)節(jié)利用風(fēng)機(jī)進(jìn)口前設(shè)置的節(jié)流裝置來調(diào)節(jié)流量的方法，稱為入口節(jié)流調(diào)節(jié)。因?yàn)楣?jié)流增加 了管路阻力，所以也改變了管路性能曲線。同時(shí)，由于入口節(jié)流裝置一般安裝在風(fēng)機(jī)進(jìn)口前 部位，節(jié)流時(shí)其斷面速度非均勻分布，直接影響到葉輪進(jìn)口的正常速度分布，因此也改變了風(fēng)機(jī)的性能曲線。節(jié)流調(diào)節(jié)后的裝置工況， 則由變化后的兩條性能曲線決定，如圖4-13圖 4-13所示。風(fēng)機(jī)裝置原工況點(diǎn)為M，流量Qm ;采用節(jié)流調(diào)節(jié)后流量減小為 QA ,其工況點(diǎn)為A ,調(diào)節(jié)損失能量 H 1。若

32、采用出口節(jié)流調(diào)節(jié)，則工況點(diǎn)應(yīng)為A，,能量損失為 H 2。由于 H1< H 2,所以入口節(jié)流調(diào)節(jié)適用于小型風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)。入口節(jié)流調(diào)節(jié)除了改變?nèi)~輪進(jìn)的速度分布之外， 同時(shí)還降低了葉輪進(jìn)口部位的壓力，對(duì)于水泵增加 了汽蝕的危險(xiǎn)性，因此水泵不采用這種調(diào)節(jié)方法。2 .風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)是離心風(fēng)機(jī)采用的一種主要調(diào)節(jié)方法，入口導(dǎo)流器及設(shè)置仍見圖（4-5）所示。通常把導(dǎo)流器及進(jìn)氣箱都作為離心風(fēng)機(jī)的一個(gè)組成部分，利用改變?nèi)肟谌~輪的安裝角,來改變風(fēng)機(jī)的性能曲線并改變風(fēng)機(jī)裝置工況，達(dá)到風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)的目的。入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)的工作原理表明，當(dāng)入口導(dǎo)葉的安裝角=00時(shí)，入口導(dǎo)葉對(duì)葉輪進(jìn)口氣流基本上無作用，

33、仍保持徑向流入狀態(tài)（即C1u 0）。當(dāng)>0時(shí)，入口導(dǎo)葉將使氣流的進(jìn)口絕對(duì)速度產(chǎn)生圓周切向分量（即Ciu 0）,不再保持徑向流入狀態(tài)。入口導(dǎo)葉對(duì)進(jìn)口氣流的這種作用稱為“預(yù)旋”O(jiān)由葉片式泵與風(fēng)機(jī)的基本方程式p(u2C2uu1C1u )可知，當(dāng) =0時(shí)，pu2c2u；當(dāng) >0時(shí)，p(u2c2u UlCiu),即預(yù)旋將使全壓減小， 導(dǎo)致風(fēng)機(jī)P Q 曲線變陡。由裝置工況分析可知，入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性要好于出口節(jié)流調(diào)節(jié)。當(dāng)離心風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)流量較小時(shí)，采用入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性與變速調(diào)節(jié)的經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)。同時(shí)，入口導(dǎo)流器構(gòu)造簡(jiǎn)單尺寸小，投資低；調(diào)節(jié)運(yùn)行可靠、方便，維修簡(jiǎn)單。因此入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)方法在離

34、心風(fēng)機(jī)中有廣泛的應(yīng)用。與入口節(jié)流調(diào)節(jié)的分析相同，水泵很少采用入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)這種方式。只有在泵裝置具有足夠的有效汽蝕余量，以致采用入口導(dǎo)流器調(diào)節(jié)不會(huì)產(chǎn)生汽蝕時(shí)，離心水泵和軸流泵還是可以考慮采用這種調(diào)節(jié)方式的，因其經(jīng)濟(jì)性仍然是高于節(jié)流調(diào)節(jié)的。3、風(fēng)機(jī)(泵)的分流調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的分流調(diào)節(jié)就是把風(fēng)機(jī)輸出的部分流量通過分流管回流到吸入容器或引入管路，并且在分流管裝有閥門以調(diào)節(jié)分流流量的大小來調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)裝置的流量，這就是分流調(diào)節(jié)，如圖4-14 (a)所示。風(fēng)機(jī)裝置分流調(diào)節(jié)的圖解工況如圖4-14 (b)所示。與水泵不對(duì)稱并聯(lián)圖解工況相同，采用折引方法求解分流調(diào)節(jié)工況是可行的。首先，將公共管段AB 視為風(fēng)機(jī)的組成部分，

35、在風(fēng)機(jī)的P Q 曲線上每一點(diǎn)的壓力P 減去對(duì)應(yīng)流量下的AB 段損失壓力S Q 2， 可得到折p AB引風(fēng)機(jī)性能曲線p Q 。然后，作折引到管路性能曲線，即無公共管段AB ，而由 Bc 與BD 管段直接并聯(lián)的管路曲線。風(fēng)機(jī)輸出段Bc 的 pc1 Q 曲線是指分流管閥門全關(guān)時(shí)的管路性能曲線；分流段BD 的 pc2 Q 曲線是指分流管閥門全開的管路性能曲線。根據(jù)并聯(lián)管路工作原理，對(duì)pc1 Q 曲線與pc2 Q 曲線進(jìn)行等壓力下的流量疊加，得到折引管路性能曲線pc Q。曲線p Q與曲線pc Q的交點(diǎn)M,即為裝置分流調(diào)節(jié)的工況點(diǎn)。根據(jù)折引原理，風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)為 M。從M '點(diǎn)作水平線分別交 pc1

36、 Q 曲線和pc2 Q曲線于Ci點(diǎn)和C2點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的流量 Qc1就是風(fēng)機(jī)輸出的實(shí)際流量，Qc2就是調(diào)節(jié)的分流流量。根據(jù)并聯(lián)工作原理，風(fēng)機(jī)流量Q Qc1 Qc2 。當(dāng)分流管閥門全關(guān)時(shí)，其裝置工況點(diǎn)為' 一 . - ' . '.一 .一 一 - .N ,風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)為 No顯然，從N點(diǎn)到M點(diǎn)的各工況點(diǎn)，代表了分流管閥門從全關(guān)到全開時(shí)的全部分流調(diào)節(jié)工況。軸流式風(fēng)機(jī)采用分流調(diào)節(jié)方式要優(yōu)于節(jié)流調(diào)節(jié)，其經(jīng)濟(jì)性要好些。離心式風(fēng)機(jī)采用分流調(diào)節(jié)方式其經(jīng)濟(jì)性要低于節(jié)流調(diào)節(jié)方式。風(fēng)機(jī)分流調(diào)節(jié)原理也適用于并聯(lián)管路送風(fēng)裝置的工況確定。由圖4-14 (a)可見，分流管 BD 實(shí)際就是與管段BC 并聯(lián)

37、的另一條管路。分流調(diào)節(jié)也適用于泵裝置的工況調(diào)節(jié)。因?yàn)楸貌荒懿捎萌肟诠?jié)流調(diào)節(jié)或入口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)，所以采用節(jié)流調(diào)節(jié)比風(fēng)機(jī)更為適宜。三、風(fēng)機(jī)的非穩(wěn)定工況運(yùn)行風(fēng)機(jī)正常工作時(shí)呈現(xiàn)的是穩(wěn)定工況；當(dāng)風(fēng)機(jī)選型不當(dāng)或風(fēng)機(jī)使用欠妥時(shí)，某些風(fēng)機(jī)就會(huì)產(chǎn)生非穩(wěn)定工況，風(fēng)機(jī)的非穩(wěn)定運(yùn)行將影響甚至破壞其正常工作。與軸流泵相同，軸流風(fēng)機(jī)也具有駝峰形性能曲線， 其最大特點(diǎn)就是存在著運(yùn)行的不穩(wěn)定工作區(qū)，風(fēng)機(jī)一旦進(jìn)入該區(qū)工作，就會(huì)產(chǎn)生不同形式的非穩(wěn)定工況，并表現(xiàn)出明顯的非正常工作的征兆。1、葉柵的旋轉(zhuǎn)脫流軸流風(fēng)機(jī)葉輪均采用了翼型葉片，氣體與翼型之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就是翼型繞流。在翼型繞流特性分析中，定義相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向與翼弦線（即翼型前后緣曲率

38、中心之連線）的夾角為沖角（或攻角），如圖4-15所示，沖角大小是影響機(jī)翼型繞流特性的最重要的因素。當(dāng)沖角為零 時(shí)，葉片產(chǎn)生較大的升力和較小的摩擦阻力。當(dāng)沖角增大時(shí)，葉片背水面尾部流動(dòng)產(chǎn)生分離，外力有所增加而阻力（主要是形體阻力）的增加更大，葉片升阻比減小。當(dāng)沖角增大到某一 臨界值后，流動(dòng)分離點(diǎn)前移，分離區(qū)擴(kuò)大，致使升力明顯下降而阻力急劇增大。這種繞流現(xiàn) 象稱為脫流（或失速）。對(duì)于依靠外力工作的軸流風(fēng)機(jī)，脫流是產(chǎn)生非穩(wěn)定工況的一個(gè)重要 原因。rti寄沔幫無脫流fh）小沖用尾部脫流人沖物產(chǎn)手脫的圖 4-15圖 4-16軸流風(fēng)機(jī)葉輪是由繞輪轂的若干個(gè)翼型組成的葉柵，圖4-16所示為展開后的平面葉柵，

39、葉片之間為氣流通道，如圖中標(biāo)示的1、2、3。氣流在通過旋轉(zhuǎn)葉柵時(shí)也會(huì)產(chǎn)生脫流現(xiàn)象，但這種脫流總是在某一個(gè)葉片首先發(fā)生，并在該葉片背水面流道， 如圖中的流道2的后部因渦流發(fā)生流動(dòng)阻塞。2流道因阻塞減小的流量將向相鄰的1、3流道分流，并與原有的流動(dòng)匯合使1、3流道的流量增大。由于匯流改變了1、3流道的流動(dòng)狀況，也改變了1、3流道的進(jìn)口流動(dòng)方向。 流道2向流道1的分流方向與葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，將使葉片沖角減小而抑止了脫流的發(fā)生； 與此相反流道2向流道3的分流方向與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反，將使葉片沖角增大而誘發(fā)了脫流的產(chǎn)生。這樣，流道1就保持了正常的流動(dòng)狀況，而流道3因脫流而是非正常的流動(dòng)狀況。與前面的分析

40、完全相同，當(dāng)流道3因脫流而發(fā)生流動(dòng)阻塞時(shí)，也將 影響到2、4流道的流動(dòng)，抑止了 2流道的脫流卻誘發(fā)了 4流道的脫流。因?yàn)槿~輪是旋轉(zhuǎn)的， 所以此過程是順序反復(fù)進(jìn)行的。因此在旋轉(zhuǎn)葉輪中，葉片脫流將沿著葉輪旋轉(zhuǎn)的反方向，周期性而持續(xù)地依次傳遞；這種脫流現(xiàn)象稱為旋轉(zhuǎn)脫流。旋轉(zhuǎn)脫流逆葉輪旋轉(zhuǎn)方向的角速度小于葉輪旋轉(zhuǎn)角速度（約為轉(zhuǎn)速的30%-80%）,脫流對(duì)葉片仍有很高的作用頻率。同時(shí)，脫流前后作用于葉片的壓力大小也有一定的變化幅度。 因此，旋轉(zhuǎn)脫流除了影響風(fēng)機(jī)正常工作，使其性能下降之外；還由于葉片受到一種高頻率，有一定變幅的交變力作用，而使葉片產(chǎn)生疲勞損壞； 當(dāng)這一交變力頻率等于或接近葉片的固有頻率時(shí)，

41、葉片將產(chǎn)生共振甚至使葉片斷裂。為防止軸流風(fēng)機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)脫流，應(yīng)在風(fēng)機(jī)選型和運(yùn)行中確保風(fēng)機(jī)工況點(diǎn)不進(jìn)入風(fēng)機(jī)的不穩(wěn)定工作區(qū)。2.風(fēng)機(jī)的喘振風(fēng)機(jī)駝峰形性能曲線如圖 4-17所示。根據(jù)圖解離心泵裝置工況的能量平衡關(guān)系可知，圖中K點(diǎn)為臨界點(diǎn)，K點(diǎn)右側(cè)為風(fēng)機(jī)穩(wěn)定工作區(qū)，左側(cè)為不穩(wěn)定工作區(qū)。 現(xiàn)對(duì)具有大容量管路系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)裝置，并且風(fēng)機(jī)在不穩(wěn) 定運(yùn)行的工作狀況進(jìn)行討論。駝峰形曲線和大容量管路是風(fēng)機(jī)發(fā)生喘振的必要件。 仍見圖4-17,裝置原工況點(diǎn) A為穩(wěn)定工況?，F(xiàn)在需要流量減小至Q Qk,則工況點(diǎn)沿上升曲線 AK達(dá)到K點(diǎn)，該段變化保持穩(wěn)定工況。至 K點(diǎn)后沿下降曲線 KD 變化，該段為不穩(wěn)定工作區(qū)，使風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)即刻

42、降至D點(diǎn)，Q 0, p Pd。與此同時(shí)，管路性能也沿曲線AK變化，壓力上升至 Pk ,由于管路容量大，其壓力變化滯后于風(fēng)機(jī)工作不穩(wěn)定變化，所以管路壓力保持pk不變。在風(fēng)機(jī)無流量輸出，并且管路壓力pk大于風(fēng)機(jī)壓力圖 4-17Pd的條件下，風(fēng)機(jī)出現(xiàn)正轉(zhuǎn)倒流現(xiàn)象，風(fēng)機(jī)跳至 C點(diǎn)工作。由于管路流量輸出使其壓力下降，倒流流量也隨之減小，風(fēng)機(jī)Q P性能變化沿CD線進(jìn)行。在D點(diǎn)，管路壓力與風(fēng)機(jī)壓力 pD相等，倒流流量也等于零，風(fēng)機(jī)即無流量的輸出也無流量的輸入，但風(fēng)機(jī)仍然在持續(xù)運(yùn)行，故風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)又由D點(diǎn)跳到E點(diǎn)。但是，由于外界所需風(fēng)量仍保持 Q Qk,所以上述過程將按 E-K-C-D-E的順序周期性地反復(fù)進(jìn)行

43、。以上討論也是對(duì)喘振機(jī)理的分析。當(dāng)具有大容量管路系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)處于不穩(wěn)定工作區(qū)運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)流量壓力的大幅度波動(dòng)，引起裝置的劇烈振動(dòng)，并伴隨有強(qiáng)烈的噪音，這種現(xiàn)象稱為喘振。喘振將使風(fēng)機(jī)性能 惡化，裝置不能保持正常的運(yùn)行工況，當(dāng)喘振頻率與設(shè)備自振頻率相重合時(shí)，產(chǎn)生的共振會(huì)使裝置破壞。為了防止喘振的發(fā)生，大容量管路系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)應(yīng)盡量避免采用駝峰形性能曲線；在任何條件下，裝置輸出的流量應(yīng)充分地大于臨界流量Qk ,決不允許出現(xiàn) Q Qk ；采用適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)方法擴(kuò)大風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定工作區(qū)；控制管路容積等措施都是有效的。3、風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作的“搶風(fēng)”現(xiàn)象當(dāng)風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作也存在不穩(wěn)定區(qū)時(shí)，將會(huì)影響風(fēng)機(jī)并聯(lián)的正常工況，產(chǎn)生流

44、量分配的偏離，即“搶風(fēng)”現(xiàn)象。兩臺(tái)具有駝峰形曲線的風(fēng)機(jī)并聯(lián)工作。假定為同型號(hào)風(fēng)機(jī)，性能曲線為（p Q）,用并聯(lián)性能曲線的方法作出并聯(lián)性能曲線（p Q）,由于存在不同段曲線并聯(lián)的可能，因此在（p Q） 中出現(xiàn)了一個(gè)形狀的不穩(wěn)定工作區(qū)。風(fēng)機(jī)性能曲線及并聯(lián)性能曲線如圖 4-18所示。當(dāng)并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)為 A時(shí)，相應(yīng)每臺(tái)風(fēng)機(jī) 均在A1點(diǎn)工作，風(fēng)機(jī)為穩(wěn)定運(yùn)行。若并聯(lián)風(fēng)機(jī) 在不穩(wěn)定的區(qū)內(nèi)運(yùn)行，管路性能曲線與風(fēng)機(jī)并聯(lián)性能曲線有兩個(gè)交點(diǎn)，即B點(diǎn)和C點(diǎn)。當(dāng)在B點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，相應(yīng)每臺(tái)風(fēng)機(jī)均在Bi點(diǎn)工作，風(fēng)機(jī)仍為穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)因各種因素不能維持在圖 4-18B點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，工況點(diǎn)將下移到C點(diǎn)這時(shí)相應(yīng)每臺(tái)風(fēng)機(jī)的工況點(diǎn)分別在Ci點(diǎn)

45、和C2點(diǎn)。流量大的這臺(tái)風(fēng)機(jī)在穩(wěn)定區(qū)的 Ci點(diǎn)工作,而流量小的風(fēng)機(jī)的工作在不穩(wěn)定區(qū)的C2點(diǎn)，由于一臺(tái)風(fēng)機(jī)在不穩(wěn)定區(qū)工作，因此C點(diǎn)并聯(lián)工況僅為暫時(shí)的平衡狀態(tài)，隨時(shí)有被破壞的可能。這種不穩(wěn)定的并聯(lián)工況，不僅產(chǎn)生較大的流量偏離，一臺(tái)風(fēng)機(jī)流量很小甚至出現(xiàn)倒流；同型號(hào)風(fēng)機(jī)的不穩(wěn)定并聯(lián)工況，還客觀導(dǎo)致風(fēng)機(jī)工作點(diǎn)的相互倒換，即兩風(fēng)機(jī)大小流量互變。 以上過程的反復(fù)進(jìn)行， 使風(fēng)機(jī)不能正常并聯(lián)運(yùn)行，這是風(fēng)機(jī)“搶風(fēng)”現(xiàn)象機(jī)理的分析?！皳岋L(fēng)”現(xiàn)象不僅影響了并聯(lián)裝置的正常工作，而且還可能引起裝置的振動(dòng)，電機(jī)的空載或過載等不良后果。因此，應(yīng)盡量避免并聯(lián)風(fēng)機(jī)的不穩(wěn)定運(yùn)行。如低負(fù)荷工作時(shí)應(yīng)采用單臺(tái)風(fēng)機(jī)運(yùn)行；也可采取適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)方

46、法等措施來防止“搶風(fēng)”現(xiàn)象的發(fā)生。水泵并聯(lián)運(yùn)行也存在著類似的“搶水”現(xiàn)象，除了上述的危害之外，還可能引起泵的汽 蝕，具有更大的危害性。第五節(jié)風(fēng)機(jī)選型方法及步驟一、離心通風(fēng)機(jī)型號(hào)表示方法離心通風(fēng)機(jī)的全稱包括名稱、型號(hào)、機(jī)號(hào)、傳動(dòng)方式、旋轉(zhuǎn)方向和出風(fēng)口位置等六部分，一般包括用途代號(hào)、壓力系數(shù)表示、比轉(zhuǎn)數(shù)表示、機(jī)號(hào)等基本內(nèi)容。用途代號(hào)以用途名稱漢 語拼音字母首字表示，如“ G”和“Y”分別代表鍋爐送風(fēng)和鍋爐引風(fēng)機(jī)；如“ T”代表通用 離心通風(fēng)機(jī)，一般可省略不寫。壓力系數(shù)表示是風(fēng)機(jī)全壓系數(shù)萬乘以10并四舍五入取整得到的數(shù)字。比轉(zhuǎn)數(shù)表示是風(fēng)機(jī)比轉(zhuǎn)數(shù)ns四舍五入取整得到的數(shù)字。機(jī)號(hào)為葉輪外徑的分米（dm）

47、數(shù)。如Y42-2 73 Nq28<F型風(fēng)機(jī)，Y表示是一臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)；4-2 73為風(fēng)機(jī)最高效率點(diǎn)（即風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)）的壓力系數(shù)為0.4,比轉(zhuǎn)數(shù)為73,葉輪為雙吸式；No28g表示葉輪外徑D2=28.5dm（2850mm） ; F為雙支承聯(lián)軸器傳動(dòng)。又如4-68 No 12.5D型風(fēng)機(jī)，無拼音頭表示是一臺(tái)通風(fēng)的通風(fēng)機(jī)；4-68為風(fēng)機(jī)最高效率點(diǎn)的壓力系數(shù)為0.4。比轉(zhuǎn)數(shù)為 68;Nq12.5表示葉輪外徑 Dz=12.5dm； D為懸臂支承聯(lián)軸器傳動(dòng)。國家推廣的一般非專用高效節(jié)能風(fēng)機(jī)，其主要產(chǎn)品如表4-1所示。二、風(fēng)機(jī)選型方法在風(fēng)機(jī)應(yīng)用中，除了滿足對(duì)其流量、風(fēng)壓的要求之外，還應(yīng)考慮對(duì)風(fēng)機(jī)高效運(yùn)

48、行的要求， 這是合理選擇風(fēng)機(jī)的一個(gè)重要因素。風(fēng)機(jī)性能是風(fēng)機(jī)合理選型的依據(jù)，風(fēng)機(jī)性能的表示方法不同，風(fēng)機(jī)選型的方法也不同。（1）利用風(fēng)機(jī)性能表選擇風(fēng)機(jī)這種方法與利用水泵性能表選擇水泵相同， 置工況。此方法也只適用于單一工況風(fēng)機(jī)的選擇, 調(diào)節(jié)問題。雖然簡(jiǎn)單方便，但是不能準(zhǔn)確地確定風(fēng)機(jī)裝難以對(duì)選擇進(jìn)行比較分析，不能解決工況（2）利用風(fēng)機(jī)性能曲線選擇風(fēng)機(jī)這一方法與利用水泵性能曲線選擇水泵一樣，是一種最基本也比較簡(jiǎn)單的方法。此方法便于工況調(diào)節(jié)的分析和調(diào)節(jié)參數(shù)的確定。利用性能曲線的比選性較差。（3）利用風(fēng)機(jī)無量綱性能曲線選擇風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)無量綱性能曲線是表示各種型式，不同機(jī)號(hào)的系列風(fēng)機(jī)的無量綱性能參數(shù)。為了縮小

49、選擇的范圍，先選定風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n （在可能條件下盡量選擇較高的轉(zhuǎn)速，但鍋爐引風(fēng)機(jī)，排塵風(fēng)機(jī)應(yīng)考慮高轉(zhuǎn)速的磨損問題）。由風(fēng)機(jī)選擇參數(shù)和式（）或式（）計(jì)算風(fēng)機(jī) 的比轉(zhuǎn)數(shù)ns。再由ns值查找離心風(fēng)機(jī)的無量綱曲線，找出與計(jì)算比轉(zhuǎn)數(shù)最為接近并且本身 效率又較高的風(fēng)機(jī)作為選定的風(fēng)機(jī)型式。選定風(fēng)機(jī)型式后，由相應(yīng)的無量綱性能曲線上查出最高效率點(diǎn)（即風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)）的流量系數(shù) Q和壓力系數(shù)6。然后根據(jù)這兩個(gè)無量綱參數(shù)的定義式（4-10）和式（4-11）,可以確定風(fēng)機(jī)葉輪外徑，也可根據(jù)式（4-14）和式（4-15）分別寫出D2的計(jì)算式，即D2,Q24.32 Q3 n Q(4-30)D2,p19.1 ： pn 20

50、p由以上兩式求出的葉輪外徑應(yīng)相等或近似相等（查（4-31）p Q圖的誤差所致）。最后按照計(jì)算的葉輪外徑 D2,選擇最接近的風(fēng)機(jī)機(jī)號(hào)（即風(fēng)機(jī)葉輪外徑）。并根據(jù)所選擇的風(fēng)機(jī)型號(hào)，進(jìn)行風(fēng)機(jī)工作參數(shù)（即風(fēng)機(jī)選擇參數(shù)）的校核。fI JfCb竊守?c:0I守圖 4-19i 號(hào)，牙 .11rg曲最H嗎2烏魯文逢一三f由垢-條堵AX一所LW仁若二四出原心一圖5署工長(zhǎng)甘匚由爐舄口蛔毓何趾的題考出W武z-EIxcTq舊（4）利用風(fēng)機(jī)的性能選擇曲線選擇風(fēng)機(jī)這是風(fēng)機(jī)選擇中最常用的一種方法。選擇曲線是把同一相似系列，不同葉輪外徑D2的每一臺(tái)風(fēng)機(jī)的全壓 p,功率N ,轉(zhuǎn)速n與流量的關(guān)系，在 p Q對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上所標(biāo)繪的一系

51、列線族，如圖418所示為413型風(fēng)機(jī)性能選擇曲線。 選擇曲線圖中包含有 D2,n和N的三組等值線族和一系列高效工作區(qū)的p Q線族。由于采用對(duì)數(shù)坐標(biāo)，三組等值線族均為各自平行的直線，并規(guī)定高效區(qū)是效率達(dá)最高效率90%以上的工作區(qū)范圍。等D2線通過的性能曲線族，表示同一機(jī)號(hào)，不同轉(zhuǎn)速下的風(fēng)機(jī)性能曲線。對(duì)任意一條性能曲線來說，其上各點(diǎn)的葉輪直徑D2,轉(zhuǎn)速n都是相同的，且等于最高效率點(diǎn)（設(shè)計(jì)工況點(diǎn)）的D2值和n值。等D2線與等n線在性能曲線上的交點(diǎn)就是風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)。等 N線一般并不通過性能曲線的設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，且性能曲線上各點(diǎn)的功率都不相等。根據(jù)風(fēng)機(jī)的選擇參數(shù)（p,Q ）,在選擇曲線圖上可找出相應(yīng)的工況點(diǎn)，若該點(diǎn)位于性能曲線上